JP6372172B2 - Compound semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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本発明は、化合物半導体装置及びその製造方法等に関する。 The present invention relates to a compound semiconductor device and a manufacturing method thereof.
窒化物半導体を用いた半導体デバイスとして、電界効果トランジスタ、特に高電子移動度トランジスタ(High Electron Mobility Transistor:HEMT)についての報告が数多くなされている。例えば、GaN系HEMTでは、GaNをチャネル層、AlGaNをキャリア供給層に用いたAlGaN/GaN−HEMTが注目されている。一般的に、HEMTに限らず、化合物半導体装置のソース電極及びドレイン電極等のオーミック電極の接触抵抗は低いほど好ましい。 As semiconductor devices using nitride semiconductors, many reports have been made on field-effect transistors, particularly high electron mobility transistors (HEMTs). For example, in a GaN-based HEMT, AlGaN / GaN-HEMT using GaN as a channel layer and AlGaN as a carrier supply layer has attracted attention. In general, the contact resistance of ohmic electrodes such as a source electrode and a drain electrode of a compound semiconductor device is preferably as low as possible without being limited to a HEMT.
しかしながら、従来、HEMTのオーミック電極の接触抵抗の低減は困難である。特にAlGaN/GaN−HEMTの接触抵抗の低減は非常に困難である。 However, it has been difficult to reduce the contact resistance of the HEMT ohmic electrode. In particular, it is very difficult to reduce the contact resistance of AlGaN / GaN-HEMT.
本発明の目的は、ソース電極及びドレイン電極の接触抵抗を低減することができる化合物半導体装置及びその製造方法等を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a compound semiconductor device capable of reducing contact resistance between a source electrode and a drain electrode, a manufacturing method thereof, and the like.
化合物半導体装置の一態様には、チャネル層と、前記チャネル層の上方のキャリア供給層と、前記キャリア供給層の上方のゲート電極と、前記キャリア供給層との間で前記チャネル層を挟む第1の部分及び前記キャリア供給層の上方に前記第1の部分と電気的に接続された第2の部分を含むソース電極と、前記キャリア供給層との間で前記チャネル層を挟む第3の部分及び前記キャリア供給層の上方に前記第3の部分と電気的に接続された第4の部分を含むドレイン電極と、が含まれている。前記第1の部分と前記第2の部分とが、前記チャネル層及び前記キャリア供給層を貫通する第1の孔を通じて電気的に接続されており、前記第3の部分と前記第4の部分とが、前記チャネル層及び前記キャリア供給層を貫通する第2の孔を通じて電気的に接続されており、前記第1の孔は、平面視で、前記ソース電極下において前記ソース電極の両縁のうち前記ゲート電極から遠い方の縁に偏倚して形成されており、前記第2の孔は、平面視で、前記ドレイン電極下において前記ドレイン電極の両縁のうち前記ゲート電極から遠い方の縁に偏倚して形成されており、前記キャリア供給層のバンドギャップは前記チャネル層のバンドギャップよりも大きい。 In one aspect of the compound semiconductor device, the channel layer, the carrier supply layer above the channel layer, the gate electrode above the carrier supply layer, and the carrier supply layer sandwich the channel layer. And a third part sandwiching the channel layer between the carrier supply layer and a source electrode including a second part electrically connected to the first part above the carrier supply layer and the carrier supply layer A drain electrode including a fourth portion electrically connected to the third portion is included above the carrier supply layer. The first portion and the second portion are electrically connected through a first hole that penetrates the channel layer and the carrier supply layer, and the third portion and the fourth portion Are electrically connected through a second hole penetrating the channel layer and the carrier supply layer, and the first hole is, in plan view, of both edges of the source electrode under the source electrode. The second hole is biased to an edge far from the gate electrode, and the second hole is formed on the edge far from the gate electrode of the two edges of the drain electrode under the drain electrode in plan view. The band gap of the carrier supply layer is larger than the band gap of the channel layer.
化合物半導体装置の製造方法の一態様では、基板の上方にチャネル層を形成し、前記チャネル層の上方にキャリア供給層を形成し、前記キャリア供給層の上方にゲート電極を形成し、前記キャリア供給層との間で前記チャネル層を挟む第1の部分及び前記キャリア供給層の上方に前記第1の部分と電気的に接続された第2の部分を含むソース電極及び前記キャリア供給層との間で前記チャネル層を挟む第3の部分及び前記キャリア供給層の上方に前記第3の部分と電気的に接続された第4の部分を含むドレイン電極を形成する。前記第1の部分と前記第2の部分とが、前記チャネル層及び前記キャリア供給層を貫通する第1の孔を通じて電気的に接続され、前記第3の部分と前記第4の部分とが、前記チャネル層及び前記キャリア供給層を貫通する第2の孔を通じて電気的に接続され、前記第1の孔は、平面視で、前記ソース電極下において前記ソース電極の両縁のうち前記ゲート電極から遠い方の縁に偏倚して形成され、前記第2の孔は、平面視で、前記ドレイン電極下において前記ドレイン電極の両縁のうち前記ゲート電極から遠い方の縁に偏倚して形成され、前記キャリア供給層のバンドギャップは前記チャネル層のバンドギャップよりも大きい。 In one aspect of the method for manufacturing a compound semiconductor device, a channel layer is formed above a substrate, a carrier supply layer is formed above the channel layer, a gate electrode is formed above the carrier supply layer, and the carrier supply Between the first part sandwiching the channel layer between the layer and the source part including the second part electrically connected to the first part above the carrier supply layer and the carrier supply layer A drain electrode including a third portion sandwiching the channel layer and a fourth portion electrically connected to the third portion is formed above the carrier supply layer. The first portion and the second portion are electrically connected through a first hole penetrating the channel layer and the carrier supply layer, and the third portion and the fourth portion are The first hole is electrically connected through a second hole penetrating the channel layer and the carrier supply layer, and the first hole extends from the gate electrode out of both edges of the source electrode under the source electrode in plan view. The second hole is formed to be biased to the edge farther from the gate electrode of the two edges of the drain electrode under the drain electrode in plan view. The band gap of the carrier supply layer is larger than the band gap of the channel layer.
上記の化合物半導体装置等によれば、ソース電極及びドレイン電極がキャリア供給層との間でチャネル層を挟む部分を含むため、ソース電極及びドレイン電極の接触抵抗を低減することができる。 According to the above compound semiconductor device and the like, since the source electrode and the drain electrode include a portion sandwiching the channel layer with the carrier supply layer, the contact resistance of the source electrode and the drain electrode can be reduced.
以下、実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
先ず、第1の実施形態について説明する。図1は、第1の実施形態に係る化合物半導体装置の構成を示す断面図である。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the compound semiconductor device according to the first embodiment.
第1の実施形態に係る化合物半導体装置100には、図1に示すように、チャネル層102、及びチャネル層102の上方のキャリア供給層104が含まれている。キャリア供給層104の上方のゲート電極105g、並びにキャリア供給層104との間でチャネル層102を挟む部分141sを含むソース電極105s及びキャリア供給層104との間でチャネル層102を挟む部分141dを含むドレイン電極105dも含まれている。キャリア供給層104のバンドギャップはチャネル層102のバンドギャップよりも大きい。
As shown in FIG. 1, the
この化合物半導体装置100では、キャリア供給層104のバンドギャップがチャネル層102のバンドギャップよりも大きいため、2次元電子ガス(2DEG)がチャネル層102のキャリア供給層104との界面近傍に発生する。そして、オーミック電極であるソース電極105s及びドレイン電極105dと2DEGとの間にあるチャネル層102のバンドギャップがキャリア供給層104のバンドギャップよりも小さいため、接触抵抗が低く、オン抵抗を低減することができる。
In this
図2(b)にドレイン電流とドレイン電圧との関係の一例を示す。図2(b)には、図2(a)に示す参考例のドレイン電流とドレイン電圧との関係も示す。この参考例では、チャネル層1102上にキャリア供給層1104が設けられ、キャリア供給層1104上にソース電極1105s、ゲート電極1105g及びドレイン電極1105dが設けられている。これらの材料及び寸法は第1の実施形態のそれらと等しい。図2(b)に示すグラフの傾きの逆数がオン抵抗に相当する。図2(b)から明らかなように、第1の実施形態のオン抵抗は参考例のオン抵抗よりも低い。 FIG. 2B shows an example of the relationship between the drain current and the drain voltage. FIG. 2B also shows the relationship between the drain current and the drain voltage of the reference example shown in FIG. In this reference example, a carrier supply layer 1104 is provided over the channel layer 1102, and a source electrode 1105s, a gate electrode 1105g, and a drain electrode 1105d are provided over the carrier supply layer 1104. These materials and dimensions are equal to those of the first embodiment. The inverse of the slope of the graph shown in FIG. 2B corresponds to the on-resistance. As is apparent from FIG. 2B, the on-resistance of the first embodiment is lower than the on-resistance of the reference example.
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、GaN系HEMTの一例である。図3(a)は、第2の実施形態に係る化合物半導体装置の構造を示す断面図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. The second embodiment is an example of a GaN-based HEMT. FIG. 3A is a cross-sectional view showing the structure of the compound semiconductor device according to the second embodiment.
第2の実施形態に係る化合物半導体装置200では、図3(a)に示すように、基板201の表面上にチャネル層202、スペーサ層203及びキャリア供給層204が形成されている。基板201は、例えば半絶縁性のSiC基板である。チャネル層202は、例えば厚さが3μm程度の意図的な不純物の導入が行われていないGaN層(i−GaN層)である。スペーサ層203は、例えば厚さが5nm程度の意図的な不純物の導入が行われていないAlGaN層(i−AlGaN層)である。キャリア供給層204は、例えば厚さが30nm程度のn型のn−AlGaN層(n−AlGaN層)である。キャリア供給層204には、Siが5×1018cm-3程度ドーピングされている。キャリア供給層204のバンドギャップはチャネル層202のバンドギャップよりも大きい。
In the
キャリア供給層204上にゲート電極205gが形成されている。キャリア供給層204上にゲート電極205gを覆うパッシベーション膜206が形成されている。基板201に開口部221s及び開口部221dが平面視でゲート電極205gをこれらの間に挟むように形成されている。すなわち、チャネル層202とキャリア供給層204との界面に平行な方向で、つまり電荷の移動方向で、ゲート電極205gが開口部221s及び開口部221dの間にある。チャネル層202の開口部221s、開口部221dから露出している部分に、それぞれ凹部222s、凹部222dが形成されている。凹部222s及び凹部222dの底には1nm〜200nm、例えば30nm程度のチャネル層202が残っている。そして、開口部221s及び凹部222s内にソース電極205sが形成され、開口部221d及び凹部222d内にドレイン電極205dが形成されている。ソース電極205sはキャリア供給層204との間でチャネル層202を挟む部分241sを含み、ドレイン電極205dはキャリア供給層204との間でチャネル層202を挟む部分241dを含む。ゲート電極205gには、例えば厚さが30nm程度のNi膜及びその上の厚さが400nmのAu膜が含まれている。ソース電極205s及びドレイン電極205dには、例えば厚さが20nm程度のTi膜及びその上の厚さが200nmのAl膜が含まれている。パッシベーション膜206は、例えば厚さが2nm〜200nm、例えば20nm程度のシリコン窒化膜である。
A
基板201の表面側から見たソース電極205s、ドレイン電極205d及びゲート電極205gのレイアウトは、例えば図3(b)のようになる。つまり、ゲート電極205g、ソース電極205s及びドレイン電極205dの平面形状が櫛歯状となっている。そして、ソース電極205sの歯及びドレイン電極205dの歯が交互に配置され、隣り合うソース電極205sの歯及びドレイン電極205dの歯の間にゲート電極205gの歯が配置されている。このようなマルチフィンガーゲート構造を採用することにより、出力を更に向上させることができる。また、活性領域の周囲に素子分離領域230が設けられている。
The layout of the
この化合物半導体装置200では、キャリア供給層204のバンドギャップがチャネル層202のバンドギャップよりも大きいため、2DEGがチャネル層202のキャリア供給層204及びスペーサ層203との界面近傍に発生する。そして、ソース電極205sの一部が凹部222s内にあり、ドレイン電極205dの一部が凹部222d内にあり、これら部分と2DEGとの間にあるチャネル層202のバンドギャップがキャリア供給層204のバンドギャップよりも小さい。このため、接触抵抗が低く、オン抵抗を低減することができる。
In this
次に、第2の実施形態に係る化合物半導体装置を製造する方法について説明する。図4A乃至図4Bは、第2の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 Next, a method for manufacturing the compound semiconductor device according to the second embodiment will be described. 4A to 4B are cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the compound semiconductor device according to the second embodiment in the order of steps.
先ず、図4A(a)に示すように、基板201の表面上にチャネル層202、スペーサ層203及びキャリア供給層204を形成する。チャネル層202、スペーサ層203及びキャリア供給層204は、例えば有機金属気相成長(MOVPE:metal organic vapor phase epitaxy)法等の結晶成長法により形成することができる。
First, as shown in FIG. 4A (a), a
次いで、図4A(b)に示すように、キャリア供給層204上に保護膜211を形成する。保護膜211としては、例えばシリコン窒化膜をプラズマ化学気相成長(CVD:chemical vapor deposition)法で形成する。後にキャリア供給層204から除去可能であれば、保護膜211に他の材料を用いてもよい。例えばフォトレジストを用いてもよい。また、保護膜211は、キャリア供給層204の表面にダメージが生じにくい条件で形成することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 4A (b), a
その後、基板201の裏面上に、開口部221s及び開口部221dを形成する予定の領域を開口するレジストパターンを形成する。その後、レジストパターンをマスクとして用いて、基板201のエッチングを行うことにより、図4A(c)に示すように、基板201に開口部221s及び開口部221dを形成する。このエッチングでは、例えば弗素系ガスを用いたドライエッチングを行う。
Thereafter, a resist pattern is formed on the back surface of the
続いて、開口部221s及び開口部221dの形成に用いたレジストパターンをマスクとして用いて、チャネル層202のエッチングを行うことにより、図4A(d)に示すように、凹部222s及び凹部222dを形成する。このエッチングでは、例えば塩素系ガスを用いたドライエッチングを行う。このとき、凹部222s及び凹部222dの底に、1nm〜200nm、例えば30nm程度のチャネル層202が残るようにする。なお、開口部221s及び開口部221dの形成に用いたレジストパターンの除去、及び新たなレジストパターンの形成を行った後にチャネル層202をエッチングしてもよい。また、開口部221s及び開口部221dの形成に用いたレジストパターンの除去した後に、新たなレジストパターンを形成することなくチャネル層202をエッチングしてもよい。
Subsequently, the
次いで、図4B(e)に示すように、開口部221s及び凹部222s内にソース電極205sを形成し、開口部221d及び凹部222d内にドレイン電極205dを形成する。ソース電極205s及びドレイン電極205dは、例えばリフトオフ法により形成することができる。すなわち、ソース電極205sを形成する予定の領域及びドレイン電極205dを形成する予定の領域を露出し、他の領域を覆うフォトレジストのパターンを形成し、このパターンを成長マスクとして蒸着法により金属膜を形成し、このパターンをその上の金属膜と共に除去する。金属膜の形成では、例えば、厚さが20nm程度のTi膜を形成し、その上に厚さが200nm程度のAl膜を形成する。次いで、例えば、窒素雰囲気中にて400℃〜1000℃、例えば550℃程度で熱処理(例えば急速加熱処理(RTA:rapid thermal annealing))を行い、オーミック接触を得る。
Next, as shown in FIG. 4B (e), the
その後、図4B(f)に示すように、ソース電極205s及びドレイン電極205dを覆う保護膜212を基板201の裏面上に形成する。保護膜212としては、例えばレジスト膜を形成する。続いて、保護膜211を除去する。保護膜211としてシリコン窒化膜を形成している場合、保護膜211はバッファード弗酸を用いたウェットエッチング等により除去することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 4B (f), a protective film 212 covering the
次いで、素子領域を区画する素子分離領域230を形成し(図3(b))、図4B(g)に示すように、キャリア供給層204上にゲート電極205gを形成し、保護膜212を除去する。素子分離領域230は、例えば素子分離領域230を形成しようとする部分の塩素系ガスを用いたドライエッチング又は素子分離領域230を形成しようとする部分へのイオン注入等により形成することができる。ゲート電極205gは、例えばリフトオフ法により形成することができる。すなわち、ゲート電極205gを形成する予定の領域を露出するフォトレジストのパターンを形成し、このパターンを成長マスクとして蒸着法により金属膜を形成し、このパターンをその上の金属膜と共に除去する。金属膜の形成では、例えば、厚さが30nm程度のNi膜を形成し、その上に厚さが400nm程度のAu膜を形成する。
Next, an
その後、図4B(h)に示すように、ゲート電極205gを覆うパッシベーション膜206をキャリア供給層204上に形成する。パッシベーション膜206は、例えばプラズマCVD法、原子層堆積(ALD:atomic layer deposition)法、スパッタリング法等により形成することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 4B (h), a
そして、必要に応じて保護膜及び配線等を形成して、化合物半導体装置を完成させる。 And a protective film, wiring, etc. are formed as needed and a compound semiconductor device is completed.
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、GaN系HEMTの一例である。図5は、第3の実施形態に係る化合物半導体装置の構造を示す断面図である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. The third embodiment is an example of a GaN-based HEMT. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the compound semiconductor device according to the third embodiment.
第3の実施形態に係る化合物半導体装置300では、図5に示すように、キャリア供給層204上にソース電極305s及びドレイン電極305dが形成されている。ソース電極305s、ドレイン電極305dは、それぞれ、平面視でソース電極205s、ドレイン電極205dと重なるように形成されている。ソース電極305sはキャリア供給層204の上方の部分342sを含み、ドレイン電極305dはキャリア供給層204の上方の部分342dを含む。ソース電極205s及びソース電極305sは互いに電気的に接続され、ドレイン電極205d及びドレイン電極305dは互いに電気的に接続されている。つまり、ソース電極205s及びソース電極305sは互いに同電位にあり、ドレイン電極205d及びドレイン電極305dは互いに同電位にある。パッシベーション膜206はゲート電極205gだけでなくソース電極305s及びドレイン電極305dを覆っている。他の構成は第2の実施形態と同様である。
In the compound semiconductor device 300 according to the third embodiment, as shown in FIG. 5, the
この化合物半導体装置300によれば、接触抵抗をより一層低減することができる。 According to the compound semiconductor device 300, the contact resistance can be further reduced.
次に、第3の実施形態に係る化合物半導体装置を製造する方法について説明する。図6A乃至図6Bは、第3の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 Next, a method for manufacturing the compound semiconductor device according to the third embodiment will be described. 6A to 6B are cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the compound semiconductor device according to the third embodiment in the order of steps.
先ず、第2の実施形態と同様にして、キャリア供給層204の形成までの処理を行う(図4A(a))。次いで、図6A(a)に示すように、キャリア供給層204上にソース電極305s及びドレイン電極305dを形成する。ソース電極305s及びドレイン電極305dは、例えばリフトオフ法により形成することができる。すなわち、ソース電極305sを形成する予定の領域及びドレイン電極305dを形成する予定の領域を露出し、他の領域を覆うフォトレジストのパターンを形成し、このパターンを成長マスクとして蒸着法により金属膜を形成し、このパターンをその上の金属膜と共に除去する。金属膜の形成では、例えば、厚さが20nm程度のTi膜を形成し、その上に厚さが200nm程度のAl膜を形成する。その後、第2の実施形態と同様にしてゲート電極205gをキャリア供給層204上に形成する。
First, similarly to the second embodiment, processing up to the formation of the
続いて、図6A(b)に示すように、キャリア供給層204上にソース電極305s、ゲート電極205g及びドレイン電極305dを覆うように保護膜311を形成する。保護膜311としては、例えばシリコン窒化膜をプラズマCVD法で形成する。後にキャリア供給層204から除去可能であれば、保護膜311に他の材料を用いてもよい。例えばフォトレジストを用いてもよい。また、保護膜311は、キャリア供給層204の表面にダメージが生じにくい条件で形成することが好ましい。
Subsequently, as illustrated in FIG. 6A (b), a
次いで、図6A(c)に示すように、第2の実施形態と同様にして、開口部221s及び開口部221dを形成する。その後、図6B(d)に示すように、第2の実施形態と同様にして、凹部222s及び凹部222dを形成する。続いて、図6B(e)に示すように、第2の実施形態と同様にして、ソース電極205s及びドレイン電極205dを形成する。次いで、第2の実施形態と同様にして、熱処理(例えばRTA)を行い、ソース電極205s及びドレイン電極205d並びにソース電極305s及びドレイン電極305dのオーミック接触を得る。その後、保護膜311を除去する。保護膜311としてシリコン窒化膜を形成している場合、保護膜311は弗素系ガスを用いたドライエッチング等により除去することができる。続いて、第2の実施形態と同様にして、素子分離領域230を形成し、図6B(f)に示すように、ソース電極305s、ゲート電極205g及びドレイン電極305dを覆うパッシベーション膜206をキャリア供給層204上に形成する。
Next, as shown in FIG. 6A (c), an
そして、ソース電極205s及びソース電極305sを互いに電気的に接続する配線並びにドレイン電極205d及びドレイン電極305dを互いに電気的に接続する配線を形成する。更に、必要に応じて保護膜及び配線等を形成して、化合物半導体装置を完成させる。
Then, a wiring that electrically connects the
キャリア供給層204にソース電極305s用の凹部及びドレイン電極305d用の凹部を形成し、これら凹部内にソース電極305s及びドレイン電極305dを形成してもよい。この場合、ソース電極305s及びドレイン電極305dと2DEGとの距離がより短くなるため、接触抵抗を更に低減することが可能となる。
A recess for the
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態について説明する。第4の実施形態は、GaN系HEMTの一例である。図7は、第4の実施形態に係る化合物半導体装置の構造を示す断面図である。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described. The fourth embodiment is an example of a GaN-based HEMT. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the compound semiconductor device according to the fourth embodiment.
第4の実施形態に係る化合物半導体装置400では、図7に示すように、凹部222sの底からソース電極305sに達する孔423s、及び凹部222dの底からドレイン電極305dに達する孔423dがチャネル層202、スペーサ層203及びキャリア供給層204に形成されている。孔423s及び孔423dはチャネル層202、スペーサ層203及びキャリア供給層204を貫通する。そして、ソース電極205sに代えてソース電極405sが開口部221s、凹部222s及び孔423s内に形成され、ドレイン電極205dに代えてドレイン電極405dが開口部221d、凹部222d及び孔423d内に形成されている。ソース電極405sはキャリア供給層204との間でチャネル層202を挟む部分441sを含み、ドレイン電極405dはキャリア供給層204との間でチャネル層202を挟む部分441dを含む。孔423sを通じてソース電極405s及びソース電極305sが互いに電気的に接続され、孔423dを通じてドレイン電極405d及びドレイン電極305dが互いに電気的に接続されている。
In the compound semiconductor device 400 according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 7, a
孔423sは凹部222sのゲート電極205g側の縁から離間して形成され、孔423dは凹部222dのゲート電極205g側の縁から離間して形成されている。ソース電極405sのゲート電極205g側の縁に近い部分と平面視で重なる領域に2DEGを確保し、ドレイン電極405dのゲート電極205g側の縁に近い部分と平面視で重なる領域に2DEGを確保するためである。他の構成は第3の実施形態と同様である。
The
この化合物半導体装置400によっても、接触抵抗をより一層低減することができる。 This compound semiconductor device 400 can further reduce the contact resistance.
次に、第4の実施形態に係る化合物半導体装置を製造する方法について説明する。図8は、第4の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 Next, a method for manufacturing the compound semiconductor device according to the fourth embodiment will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the compound semiconductor device manufacturing method according to the fourth embodiment in the order of steps.
先ず、第3の実施形態と同様にして、図8(a)に示すように、凹部222s及び凹部222dの形成までの処理を行う。次いで、図8(b)に示すように、凹部222sの底からソース電極305sに達する孔423s、及び凹部222dの底からドレイン電極305dに達する孔423dを形成する。孔423s及び孔423dの形成では、例えば、孔423s及び孔423dを形成する予定の領域を開口するレジストパターンを基板201の裏面上に形成し、レジストパターンをマスクとして用いて、塩素系ガスを用いたドライエッチングを行う。
First, similarly to the third embodiment, as shown in FIG. 8A, processing up to the formation of the
その後、図8(c)に示すように、開口部221s、凹部222s及び孔423s内にソース電極405sを形成し、開口部221d、凹部222d及び孔423d内にドレイン電極405dを形成する。ソース電極405s及びドレイン電極405dは、ソース電極205s及びドレイン電極205dと同様に、例えばリフトオフ法により形成することができる。続いて、第3の実施形態と同様にして、熱処理(例えばRTA)を行い、ソース電極405s及びドレイン電極405d並びにソース電極305s及びドレイン電極305dのオーミック接触を得る。
Thereafter, as shown in FIG. 8C, the
その後、第3の実施形態と同様にして、保護膜311を除去し、素子分離領域230を形成し、図8(d)に示すように、パッシベーション膜206をキャリア供給層204上に形成する。
Thereafter, similarly to the third embodiment, the
そして、必要に応じて保護膜及び配線等を形成して、化合物半導体装置を完成させる。 And a protective film, wiring, etc. are formed as needed and a compound semiconductor device is completed.
第3の実施形態と同様に、キャリア供給層204にソース電極305s用の凹部及びドレイン電極305d用の凹部を形成し、これら凹部内にソース電極305s及びドレイン電極305dを形成してもよい。
Similarly to the third embodiment, a recess for the
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態について説明する。第5の実施形態は、GaN系HEMTの一例である。図9は、第5の実施形態に係る化合物半導体装置の構造を示す断面図である。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described. The fifth embodiment is an example of a GaN-based HEMT. FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the compound semiconductor device according to the fifth embodiment.
第5の実施形態に係る化合物半導体装置500では、図9に示すように、基板201とスペーサ層203との間に、チャネル層202に代えて、バッファ層507、バリア層508及びチャネル層502が形成されている。バッファ層507は、例えば厚さが3μm程度の意図的な不純物の導入が行われていないGaN層(i−GaN層)である。バリア層508は、例えば厚さが2nm程度の意図的な不純物の導入が行われていないAlN層(i−AlN層)である。チャネル層502は、例えば厚さが50nm程度の意図的な不純物の導入が行われていないGaN層(i−GaN層)である。バッファ層507の開口部221s、開口部221dから露出している部分に、それぞれ開口部522s、開口部522dが形成されている。バリア層508に、それぞれ開口部522s、開口部522dと連通する開口部523s、開口部523dが形成されている。そして、開口部221s、開口部522s及び開口部523s内にソース電極505sが形成され、開口部221d、開口部522d及び開口部523d内にドレイン電極505dが形成されている。ソース電極505sはキャリア供給層204との間でチャネル層502を挟む部分541sを含み、ドレイン電極505dはキャリア供給層204との間でチャネル層502を挟む部分541dを含む。ソース電極505s及びドレイン電極505dはチャネル層502と接触している。他の構成は第2の実施形態と同様である。
In the compound semiconductor device 500 according to the fifth embodiment, as illustrated in FIG. 9, a
この化合物半導体装置500によっても第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、詳細は後述するが、エッチングの制御が容易という効果も得ることができる。 This compound semiconductor device 500 can provide the same effects as those of the second embodiment. Although details will be described later, an effect of easy control of etching can be obtained.
次に、第5の実施形態に係る化合物半導体装置を製造する方法について説明する。図10A乃至図10Bは、第5の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 Next, a method for manufacturing the compound semiconductor device according to the fifth embodiment will be described. 10A to 10B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a compound semiconductor device according to the fifth embodiment in the order of steps.
先ず、図10A(a)に示すように、基板201の表面上にバッファ層507、バリア層508、チャネル層502、スペーサ層203及びキャリア供給層204を形成する。バッファ層507、バリア層508、チャネル層502、スペーサ層203及びキャリア供給層204は、例えばMOVPE法等の結晶成長法により形成することができる。
First, as shown in FIG. 10A (a), a
次いで、第2の実施形態と同様にして、図10A(b)に示すように、キャリア供給層204上に保護膜211を形成し、基板201に開口部221s及び開口部221dを形成する。
Next, as in the second embodiment, as shown in FIG. 10A (b), a
その後、開口部221s及び開口部221dの形成に用いたレジストパターンをマスクとして用いて、バッファ層507のエッチングを行うことにより、図10A(c)に示すように、開口部522s及び開口部522dを形成する。このエッチングでは、例えば塩素系ガス及び酸素ガスを含む混合ガスを用いたドライエッチングを行う。なお、開口部221s及び開口部221dの形成に用いたレジストパターンの除去、及び新たなレジストパターンの形成を行った後にバッファ層507をエッチングしてもよい。また、開口部221s及び開口部221dの形成に用いたレジストパターンの除去した後に、新たなレジストパターンを形成することなくバッファ層507をエッチングしてもよい。
Thereafter, the
続いて、開口部522s及び開口部522dの形成に用いたレジストパターンをマスクとして用いて、バリア層508のエッチングを行うことにより、図10B(d)に示すように、開口部523s及び開口部523dを形成する。このエッチングでは、例えば塩素系ガスを用いたドライエッチングを行う。なお、開口部522s及び開口部522dの形成に用いたレジストパターンの除去、及び新たなレジストパターンの形成を行った後にバリア層508をエッチングしてもよい。また、開口部522s及び開口部522dの形成に用いたレジストパターンの除去した後に、新たなレジストパターンを形成することなくバリア層508をエッチングしてもよい。
Subsequently, the
次いで、図10B(e)に示すように、開口部221s、開口部522s及び開口部523s内にソース電極505sを形成し、開口部221d、開口部522d及び開口部523d内にドレイン電極505dを形成する。ソース電極505s及びドレイン電極505dは、ソース電極205s及びドレイン電極205dと同様に、例えばリフトオフ法により形成することができる。その後、第2の実施形態と同様にして、熱処理(例えばRTA)を行い、オーミック接触を得る。
Next, as illustrated in FIG. 10B (e), the
続いて、第2の実施形態と同様にして、保護膜212を形成し、保護膜211を除去し、素子分離領域230を形成し、図10B(f)に示すように、ゲート電極205gを形成し、保護膜212を除去し、パッシベーション膜206を形成する。
Subsequently, as in the second embodiment, a protective film 212 is formed, the
そして、必要に応じて保護膜及び配線等を形成して、化合物半導体装置を完成させる。 And a protective film, wiring, etc. are formed as needed and a compound semiconductor device is completed.
この方法では、バリア層508とチャネル層502との間のエッチング選択比を利用して、チャネル層502が露出したところでエッチングを停止することができる。従って、エッチングの制御が容易である。
In this method, the etching selectivity between the
(第6の実施形態)
次に、第6の実施形態について説明する。第6の実施形態は、GaN系HEMTの一例である。図11は、第6の実施形態に係る化合物半導体装置の構造を示す断面図である。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described. The sixth embodiment is an example of a GaN-based HEMT. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of the compound semiconductor device according to the sixth embodiment.
第6の実施形態に係る化合物半導体装置600では、図11に示すように、チャネル層202の凹部222sに露出する部分、凹部222dに露出する部分に、それぞれ不純物導入領域631s、不純物導入領域631dが形成されている。また、基板201の裏面、開口部221sに露出する部分及び開口部221dに露出する部分に不純物導入領域632が形成されている。不純物導入領域631s、不純物導入領域631d及び不純物導入領域632には、例えばSiがドーピングされている。他の構成は第2の実施形態と同様である。
In the compound semiconductor device 600 according to the sixth embodiment, as shown in FIG. 11, the
この化合物半導体装置600では、不純物導入領域631s及び不純物導入領域631dの抵抗が低いため、接触抵抗をより一層低減することができる。
In this compound semiconductor device 600, since the resistance of the
次に、第6の実施形態に係る化合物半導体装置を製造する方法について説明する。図12は、第6の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 Next, a method for manufacturing the compound semiconductor device according to the sixth embodiment will be described. FIG. 12 is a cross-sectional view showing the compound semiconductor device manufacturing method according to the sixth embodiment in the order of steps.
先ず、図12(a)に示すように、第2の実施形態と同様にして、凹部222s及び凹部222dの形成までの処理を行う。次いで、図12(b)に示すように、基板201の裏面、開口部221s及び開口部221dの露出面並びに凹部222s及び凹部222dの露出面にSiを導入する。Siの導入は、例えばイオン注入により行う。その後、熱処理により、導入したSiを活性化させる。この熱処理の温度は、例えば1000℃程度とする。
First, as shown in FIG. 12A, processing up to the formation of the
その後、図12(c)に示すように、第2の実施形態と同様にして、ソース電極205s及びドレイン電極205dを形成し、熱処理(例えばRTA)によりオーミック接触を得る。続いて、図12(d)に示すように、第2の実施形態と同様にして、保護膜212の形成以降の処理、例えばゲート電極205gの形成及びパッシベーション膜206の形成を行う。
Thereafter, as shown in FIG. 12C, as in the second embodiment, the
そして、必要に応じて保護膜及び配線等を形成して、化合物半導体装置を完成させる。 And a protective film, wiring, etc. are formed as needed and a compound semiconductor device is completed.
なお、不純物導入領域631s及び不純物導入領域631dのSi濃度が高く、所望の接触抵抗が得られる場合には、Siを活性化させるための熱処理を省略してもよい。
Note that when the Si concentration in the
(第7の実施形態)
次に、第7の実施形態について説明する。第7の実施形態は、GaN系HEMTの一例である。図13は、第7の実施形態に係る化合物半導体装置の構造を示す断面図である。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment will be described. The seventh embodiment is an example of a GaN-based HEMT. FIG. 13 is a cross-sectional view showing the structure of the compound semiconductor device according to the seventh embodiment.
第7の実施形態に係る化合物半導体装置700では、図13に示すように、チャネル層502及びバリア層508の開口部523sに露出する部分、並びにバッファ層507の開口部522sに露出する部分に不純物導入領域731sが形成されている。チャネル層502及びバリア層508の開口部523dに露出する部分、並びにバッファ層507の開口部522dに露出する部分に不純物導入領域731dが形成されている。また、基板201の裏面、開口部221sに露出する部分及び開口部221dに露出する部分に不純物導入領域632が形成されている。不純物導入領域731s、不純物導入領域731d及び不純物導入領域632には、例えばSiがドーピングされている。他の構成は第5の実施形態と同様である。
In the compound semiconductor device 700 according to the seventh embodiment, as shown in FIG. 13, impurities are exposed in the portion of the
この化合物半導体装置700では、不純物導入領域731s及び不純物導入領域731dの抵抗が低いため、接触抵抗をより一層低減することができる。
In the compound semiconductor device 700, since the resistance of the
次に、第7の実施形態に係る化合物半導体装置を製造する方法について説明する。図14は、第7の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 Next, a method for manufacturing the compound semiconductor device according to the seventh embodiment will be described. FIG. 14 is a cross-sectional view showing the compound semiconductor device manufacturing method according to the seventh embodiment in the order of steps.
先ず、第5の実施形態と同様にして、開口部523s及び開口部523dの形成までの処理を行う(図10(d))。次いで、図14(a)に示すように、基板201の裏面、開口部221s及び開口部221dの露出面、開口部522s及び開口部522dの露出面、開口部523s及び開口部523dの露出面、並びにチャネル層502の露出面にSiを導入する。Siの導入は、例えばイオン注入により行う。その後、熱処理により、導入したSiを活性化させる。この熱処理の温度は、例えば1000℃程度とする。
First, similarly to the fifth embodiment, processing up to the formation of the
その後、図14(b)に示すように、第5の実施形態と同様にして、ソース電極505s及びドレイン電極505dを形成し、熱処理(例えばRTA)によりオーミック接触を得る。続いて、図14(c)に示すように、第5の実施形態と同様にして、保護膜212の形成以降の処理、例えばゲート電極205gの形成及びパッシベーション膜206の形成を行う。
Thereafter, as shown in FIG. 14B, as in the fifth embodiment, the
そして、必要に応じて保護膜及び配線等を形成して、化合物半導体装置を完成させる。 And a protective film, wiring, etc. are formed as needed and a compound semiconductor device is completed.
なお、上記の化合物半導体層の積層構造は一例であり、電界効果トランジスタと機能すれば、化合物半導体層の積層構造は上記のものに限定されない。また、電界効果トランジスタを構成する化合物半導体層を積層することができるものであれば、基板はSiC基板に限定されない。例えば、サファイア基板、シリコン基板、GaN基板又はGaAs基板等を用いてもよい。基板が、導電性、半絶縁性又は絶縁性のいずれであってもよい。また、上記のソース電極及びドレイン電極の積層構造は一例であり、上記のものに限定されない。例えば、ソース電極及びドレイン電極が単層から構成されていてもよい。また、ソース電極及びドレイン電極の形成方法はリフトオフ法に限定されない。更に、化合物半導体層としてGaN系の化合物半導体層の他にGaAs系の化合物半導体層を用いてもよい。 Note that the stacked structure of the compound semiconductor layers is an example, and the stacked structure of the compound semiconductor layers is not limited to the above structure as long as it functions as a field effect transistor. Further, the substrate is not limited to the SiC substrate as long as the compound semiconductor layers constituting the field effect transistor can be stacked. For example, a sapphire substrate, a silicon substrate, a GaN substrate, a GaAs substrate, or the like may be used. The substrate may be conductive, semi-insulating, or insulating. The stacked structure of the source electrode and the drain electrode is an example, and the present invention is not limited to the above structure. For example, the source electrode and the drain electrode may be composed of a single layer. Further, the method for forming the source electrode and the drain electrode is not limited to the lift-off method. Further, a GaAs compound semiconductor layer may be used as the compound semiconductor layer in addition to the GaN compound semiconductor layer.
(第8の実施形態)
第8の実施形態は、GaN系HEMTのディスクリートパッケージに関する。図15は、第8の実施形態に係るディスクリートパッケージを示す図である。
(Eighth embodiment)
The eighth embodiment relates to a GaN-based HEMT discrete package. FIG. 15 is a diagram illustrating a discrete package according to the eighth embodiment.
第8の実施形態では、図15に示すように、第2〜第7の実施形態のいずれかのGaN系HEMTのHEMTチップ1210の裏面がはんだ等のダイアタッチ剤1234を用いてランド(ダイパッド)1233に固定されている。また、ドレイン電極205d、405d又は505dに接続されたドレインパッド1226dに、Alワイヤ等のワイヤ1235dが接続され、ワイヤ1235dの他端が、ランド1233と一体化しているドレインリード1232dに接続されている。ソース電極205s、405s又は505sに接続されたソースパッド1226sにAlワイヤ等のワイヤ1235sが接続され、ワイヤ1235sの他端がランド1233から独立したソースリード1232sに接続されている。ゲート電極205gに接続されたゲートパッド1226gにAlワイヤ等のワイヤ1235gが接続され、ワイヤ1235gの他端がランド1233から独立したゲートリード1232gに接続されている。そして、ゲートリード1232gの一部、ドレインリード1232dの一部及びソースリード1232sの一部が突出するようにして、ランド1233及びHEMTチップ1210等がモールド樹脂1231によりパッケージングされている。
In the eighth embodiment, as shown in FIG. 15, the back surface of the GaN-based HEMT HEMT chip 1210 of any of the second to seventh embodiments is land (die pad) using a die attach agent 1234 such as solder. 1233 is fixed. A
このようなディスクリートパッケージは、例えば、次のようにして製造することができる。先ず、HEMTチップ1210をはんだ等のダイアタッチ剤1234を用いてリードフレームのランド1233に固定する。次いで、ワイヤ1235g、1235d及び1235sを用いたボンディングにより、ゲートパッド1226gをリードフレームのゲートリード1232gに接続し、ドレインパッド1226dをリードフレームのドレインリード1232dに接続し、ソースパッド1226sをリードフレームのソースリード1232sに接続する。その後、トランスファーモールド法にてモールド樹脂1231を用いた封止を行う。続いて、リードフレームを切り離す。
Such a discrete package can be manufactured as follows, for example. First, the HEMT chip 1210 is fixed to the land 1233 of the lead frame using a die attach agent 1234 such as solder. Next, by bonding using
(第9の実施形態)
次に、第9の実施形態について説明する。第9の実施形態は、GaN系HEMTを備えたPFC(Power Factor Correction)回路に関する。図16は、第9の実施形態に係るPFC回路を示す結線図である。
(Ninth embodiment)
Next, a ninth embodiment will be described. The ninth embodiment relates to a PFC (Power Factor Correction) circuit including a GaN-based HEMT. FIG. 16 is a connection diagram illustrating a PFC circuit according to the ninth embodiment.
PFC回路1250には、スイッチ素子(トランジスタ)1251、ダイオード1252、チョークコイル1253、コンデンサ1254及び1255、ダイオードブリッジ1256、並びに交流電源(AC)1257が設けられている。そして、スイッチ素子1251のドレイン電極と、ダイオード1252のアノード端子及びチョークコイル1253の一端子とが接続されている。スイッチ素子1251のソース電極と、コンデンサ1254の一端子及びコンデンサ1255の一端子とが接続されている。コンデンサ1254の他端子とチョークコイル1253の他端子とが接続されている。コンデンサ1255の他端子とダイオード1252のカソード端子とが接続されている。また、スイッチ素子1251のゲート電極にはゲートドライバが接続されている。コンデンサ1254の両端子間には、ダイオードブリッジ1256を介してAC1257が接続される。コンデンサ1255の両端子間には、直流電源(DC)が接続される。そして、本実施形態では、スイッチ素子1251に、第2〜第7の実施形態のいずれかのGaN系HEMTが用いられている。
The PFC circuit 1250 is provided with a switch element (transistor) 1251, a diode 1252, a choke coil 1253,
PFC回路1250の製造に際しては、例えば、はんだ等を用いて、スイッチ素子1251をダイオード1252及びチョークコイル1253等に接続する。
In manufacturing the PFC circuit 1250, the
(第10の実施形態)
次に、第10の実施形態について説明する。第10の実施形態は、GaN系HEMTを備えた電源装置に関する。図17は、第10の実施形態に係る電源装置を示す結線図である。
(Tenth embodiment)
Next, a tenth embodiment will be described. The tenth embodiment relates to a power supply device including a GaN-based HEMT. FIG. 17 is a connection diagram illustrating the power supply device according to the tenth embodiment.
電源装置には、高圧の一次側回路1261及び低圧の二次側回路1262、並びに一次側回路1261と二次側回路1262との間に配設されるトランス1263が設けられている。
The power supply device is provided with a high-voltage
一次側回路1261には、第9の実施形態に係るPFC回路1250、及びPFC回路1250のコンデンサ1255の両端子間に接続されたインバータ回路、例えばフルブリッジインバータ回路1260が設けられている。フルブリッジインバータ回路1260には、複数(ここでは4つ)のスイッチ素子1264a、1264b、1264c及び1264dが設けられている。
The
二次側回路1262には、複数(ここでは3つ)のスイッチ素子1265a、1265b及び1265cが設けられている。 The secondary side circuit 1262 is provided with a plurality (three in this case) of switch elements 1265a, 1265b, and 1265c.
本実施形態では、一次側回路1261を構成するPFC回路1250のスイッチ素子1251、並びにフルブリッジインバータ回路1260のスイッチ素子1264a、1264b、1264c及び1264dに、第2〜第7の実施形態のいずれかのGaN系HEMTが用いられている。一方、二次側回路1262のスイッチ素子1265a、1265b及び1265cには、シリコンを用いた通常のMIS型FET(電界効果トランジスタ)が用いられている。
In this embodiment, the
(第11の実施形態)
次に、第11の実施形態について説明する。第11の実施形態は、GaN系HEMTを備えた増幅器に関する。図18は、第11の実施形態に係る増幅器を示す結線図である。
(Eleventh embodiment)
Next, an eleventh embodiment will be described. The eleventh embodiment relates to an amplifier including a GaN-based HEMT. FIG. 18 is a connection diagram illustrating an amplifier according to the eleventh embodiment.
増幅器には、ディジタル・プレディストーション回路1271、ミキサー1272a及び1272b、並びにパワーアンプ1273が設けられている。
The amplifier is provided with a
ディジタル・プレディストーション回路1271は、入力信号の非線形歪みを補償する。ミキサー1272aは、非線形歪みが補償された入力信号と交流信号とをミキシングする。パワーアンプ1273は、第2〜第7の実施形態のいずれかのGaN系HEMTを備えており、交流信号とミキシングされた入力信号を増幅する。なお、本実施形態では、例えば、スイッチの切り替えにより、出力側の信号をミキサー1272bで交流信号とミキシングしてディジタル・プレディストーション回路1271に送出できる。この増幅器は、高周波増幅器、高出力増幅器として使用することができる。
The
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
(付記1)
チャネル層と、
前記チャネル層の上方のキャリア供給層と、
前記キャリア供給層の上方のゲート電極と、
前記キャリア供給層との間で前記チャネル層を挟む第1の部分を含むソース電極及び前記キャリア供給層との間で前記チャネル層を挟む第2の部分を含むドレイン電極と、
を有し、
前記キャリア供給層のバンドギャップは前記チャネル層のバンドギャップよりも大きいことを特徴とする化合物半導体装置。
(Appendix 1)
A channel layer;
A carrier supply layer above the channel layer;
A gate electrode above the carrier supply layer;
A source electrode including a first portion sandwiching the channel layer between the carrier supply layer and a drain electrode including a second portion sandwiching the channel layer between the carrier supply layer;
Have
The compound semiconductor device, wherein a band gap of the carrier supply layer is larger than a band gap of the channel layer.
(付記2)
前記チャネル層の前記ソース電極が接する領域及び前記ドレイン電極が接する領域に不純物が導入されていることを特徴とする付記1に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 2)
2. The compound semiconductor device according to appendix 1, wherein an impurity is introduced into a region of the channel layer in contact with the source electrode and a region in contact with the drain electrode.
(付記3)
前記不純物はSiであることを特徴とする付記2に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 3)
The compound semiconductor device according to
(付記4)
前記ソース電極は、前記キャリア供給層の上方の第3の部分を含み、
前記ドレイン電極は、前記キャリア供給層の上方の第4の部分を含むことを特徴とする付記1乃至3のいずれか1項に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 4)
The source electrode includes a third portion above the carrier supply layer,
The compound semiconductor device according to any one of appendices 1 to 3, wherein the drain electrode includes a fourth portion above the carrier supply layer.
(付記5)
前記第1の部分と前記第3の部分とが、前記チャネル層及び前記キャリア供給層を貫通する第1の孔を通じて電気的に接続されており、
前記第2の部分と前記第4の部分とが、前記チャネル層及び前記キャリア供給層を貫通する第2の孔を通じて電気的に接続されていることを特徴とする付記4に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 5)
The first portion and the third portion are electrically connected through a first hole penetrating the channel layer and the carrier supply layer,
The compound semiconductor device according to appendix 4, wherein the second portion and the fourth portion are electrically connected through a second hole penetrating the channel layer and the carrier supply layer. .
(付記6)
付記1乃至5のいずれか1項に記載の化合物半導体装置を有することを特徴とする電源装置。
(Appendix 6)
A power supply device comprising the compound semiconductor device according to any one of appendices 1 to 5.
(付記7)
付記1乃至5のいずれか1項に記載の化合物半導体装置を有することを特徴とする増幅器。
(Appendix 7)
An amplifier comprising the compound semiconductor device according to any one of appendices 1 to 5.
(付記8)
基板の上方にチャネル層を形成する工程と、
前記チャネル層の上方にキャリア供給層を形成する工程と、
前記キャリア供給層の上方にゲート電極を形成する工程と、
前記キャリア供給層との間で前記チャネル層を挟む第1の部分を含むソース電極及び前記キャリア供給層との間で前記チャネル層を挟む第2の部分を含むドレイン電極を形成する工程と、
を有し、
前記キャリア供給層のバンドギャップは前記チャネル層のバンドギャップよりも大きいことを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 8)
Forming a channel layer above the substrate;
Forming a carrier supply layer above the channel layer;
Forming a gate electrode above the carrier supply layer;
Forming a source electrode including a first portion sandwiching the channel layer with the carrier supply layer and a drain electrode including a second portion sandwiching the channel layer with the carrier supply layer;
Have
A method of manufacturing a compound semiconductor device, wherein a band gap of the carrier supply layer is larger than a band gap of the channel layer.
(付記9)
前記チャネル層の前記ソース電極が接する領域及び前記ドレイン電極が接する領域に不純物を導入する工程を有することを特徴とする付記8に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 9)
9. The method of manufacturing a compound semiconductor device according to appendix 8, further comprising a step of introducing an impurity into a region where the source electrode is in contact with the channel layer and a region where the drain electrode is in contact.
(付記10)
前記不純物はSiであることを特徴とする付記9に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 10)
The method of manufacturing a compound semiconductor device according to appendix 9, wherein the impurity is Si.
(付記11)
前記チャネル層を形成する工程の前に、
前記基板上にバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上にバリア層を形成する工程と、
を有し、
前記チャネル層を前記バリア層上に形成し、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極を形成する工程は、
前記基板、前記バッファ層及び前記バリア層に開口部を形成して前記チャネル層の一部を露出する工程と、
前記開口部内に金属膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする付記8乃至10のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 11)
Before the step of forming the channel layer,
Forming a buffer layer on the substrate;
Forming a barrier layer on the buffer layer;
Have
Forming the channel layer on the barrier layer;
The step of forming the source electrode and the drain electrode includes:
Forming an opening in the substrate, the buffer layer, and the barrier layer to expose a portion of the channel layer;
Forming a metal film in the opening;
11. The method for manufacturing a compound semiconductor device according to any one of appendices 8 to 10, wherein:
(付記12)
前記ソース電極は、前記キャリア供給層の上方の第3の部分を含み、
前記ドレイン電極は、前記キャリア供給層の上方の第4の部分を含むことを特徴とする付記8乃至11のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 12)
The source electrode includes a third portion above the carrier supply layer,
12. The method of manufacturing a compound semiconductor device according to any one of appendices 8 to 11, wherein the drain electrode includes a fourth portion above the carrier supply layer.
(付記13)
前記ソース電極及び前記ドレイン電極を形成する工程は、
前記チャネル層及び前記キャリア供給層を貫通し、前記第3の部分まで達する第1の孔及び前記チャネル層及び前記キャリア供給層を貫通し、前記第4の部分まで達する第2の孔を形成する工程と、
前記第1の孔を通じて前記第3の部分に電気的に接続されるように前記第1の部分を形成し、前記第2の孔を通じて前記第4の部分に電気的に接続されるように前記第2の部分を形成する工程と、
を有することを特徴とする付記12に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 13)
The step of forming the source electrode and the drain electrode includes:
A first hole that penetrates the channel layer and the carrier supply layer and reaches the third portion and a second hole that penetrates the channel layer and the carrier supply layer and reaches the fourth portion are formed. Process,
Forming the first part to be electrically connected to the third part through the first hole, and electrically connecting to the fourth part through the second hole; Forming a second portion;
Item 13. The method for manufacturing a compound semiconductor device according to appendix 12, wherein:
100、200、300、400、500、600、700:化合物半導体装置
102、202、502:チャネル層
104、204:キャリア供給層
105s、205s、305s、405s、505s:ソース電極
105d、205d、305d、405d、505d:ドレイン電極
105g、205g:ゲート電極
507:バッファ層
508:バリア層
631s、631d、731s、731d:不純物導入領域
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700:
Claims (9)
前記チャネル層の上方のキャリア供給層と、
前記キャリア供給層の上方のゲート電極と、
前記キャリア供給層との間で前記チャネル層を挟む第1の部分及び前記キャリア供給層の上方に前記第1の部分と電気的に接続された第2の部分を含むソース電極と、
前記キャリア供給層との間で前記チャネル層を挟む第3の部分及び前記キャリア供給層の上方に前記第3の部分と電気的に接続された第4の部分を含むドレイン電極と、
を有し、
前記第1の部分と前記第2の部分とが、前記チャネル層及び前記キャリア供給層を貫通する第1の孔を通じて電気的に接続されており、
前記第3の部分と前記第4の部分とが、前記チャネル層及び前記キャリア供給層を貫通する第2の孔を通じて電気的に接続されており、
前記第1の孔は、平面視で、前記ソース電極下において前記ソース電極の両縁のうち前記ゲート電極から遠い方の縁に偏倚して形成されており、
前記第2の孔は、平面視で、前記ドレイン電極下において前記ドレイン電極の両縁のうち前記ゲート電極から遠い方の縁に偏倚して形成されており、
前記キャリア供給層のバンドギャップは前記チャネル層のバンドギャップよりも大きいことを特徴とする化合物半導体装置。 A channel layer;
A carrier supply layer above the channel layer;
A gate electrode above the carrier supply layer;
A source electrode including a first portion sandwiching the channel layer with the carrier supply layer and a second portion electrically connected to the first portion above the carrier supply layer;
A drain electrode including a third portion and said fourth portion above the carrier supply layer is the third part electrically connected sandwiching the channel layer between the carrier supply layer,
Have
The first portion and the second portion are electrically connected through a first hole penetrating the channel layer and the carrier supply layer,
The third portion and the fourth portion are electrically connected through a second hole penetrating the channel layer and the carrier supply layer,
The first hole is formed to be biased to an edge farther from the gate electrode among both edges of the source electrode under the source electrode in a plan view.
The second hole is formed to be biased to an edge farther from the gate electrode among both edges of the drain electrode under the drain electrode in plan view.
The compound semiconductor device, wherein a band gap of the carrier supply layer is larger than a band gap of the channel layer.
前記チャネル層の上方にキャリア供給層を形成する工程と、
前記キャリア供給層の上方にゲート電極を形成する工程と、
前記キャリア供給層との間で前記チャネル層を挟む第1の部分及び前記キャリア供給層の上方に前記第1の部分と電気的に接続された第2の部分を含むソース電極及び前記キャリア供給層との間で前記チャネル層を挟む第3の部分及び前記キャリア供給層の上方に前記第3の部分と電気的に接続された第4の部分を含むドレイン電極を形成する工程と、
を有し、
前記第1の部分と前記第2の部分とが、前記チャネル層及び前記キャリア供給層を貫通する第1の孔を通じて電気的に接続され、
前記第3の部分と前記第4の部分とが、前記チャネル層及び前記キャリア供給層を貫通する第2の孔を通じて電気的に接続され、
前記第1の孔は、平面視で、前記ソース電極下において前記ソース電極の両縁のうち前記ゲート電極から遠い方の縁に偏倚して形成され、
前記第2の孔は、平面視で、前記ドレイン電極下において前記ドレイン電極の両縁のうち前記ゲート電極から遠い方の縁に偏倚して形成され、
前記キャリア供給層のバンドギャップは前記チャネル層のバンドギャップよりも大きいことを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。 Forming a channel layer above the substrate;
Forming a carrier supply layer above the channel layer;
Forming a gate electrode above the carrier supply layer;
A source electrode including a first portion sandwiching the channel layer with the carrier supply layer and a second portion electrically connected to the first portion above the carrier supply layer, and the carrier supply layer forming a third portion and a drain electrode including a fourth portion in which the is the third portion electrically connected to the upper side of the carrier supply layer sandwiching the channel layer between,
Have
The first portion and the second portion are electrically connected through a first hole penetrating the channel layer and the carrier supply layer,
The third portion and the fourth portion are electrically connected through a second hole penetrating the channel layer and the carrier supply layer,
The first hole is formed to be biased to an edge farther from the gate electrode among both edges of the source electrode under the source electrode in plan view.
The second hole is formed to be biased to an edge farther from the gate electrode out of both edges of the drain electrode under the drain electrode in plan view.
A method of manufacturing a compound semiconductor device, wherein a band gap of the carrier supply layer is larger than a band gap of the channel layer.
前記基板上にバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上にバリア層を形成する工程と、
を有し、
前記チャネル層を前記バリア層上に形成し、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極を形成する工程は、
前記基板、前記バッファ層及び前記バリア層に開口部を形成して前記チャネル層の一部を露出する工程と、
前記開口部内に金属膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。 Before the step of forming the channel layer,
Forming a buffer layer on the substrate;
Forming a barrier layer on the buffer layer;
Have
Forming the channel layer on the barrier layer;
The step of forming the source electrode and the drain electrode includes:
Forming an opening in the substrate, the buffer layer, and the barrier layer to expose a portion of the channel layer;
Forming a metal film in the opening;
The method of manufacturing a compound semiconductor device according to claim 6, wherein:
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